在高温环境下，尿素喷射单元向排气管中喷射尿素水溶液，尿素在高温下水解放出氨气，氨气在选择性催化还原系统（SCR）催化器中与尾气中的氮氧化物发生氧化还原反应，重新生成氮气和水，从而达到降低柴油发动机氮氧化物排放的目的，其反应方程式为：

NOX+CO(NH₂)₂=>N₂+H₂O

柴油机所产生的微粒（PM）和氮氧化物（NOx）是排放中两种最主要的污染物。从2013年降低汽车尾气排放的技术途径来看，要达到欧Ⅳ排放标准，一般不再从发动机本身的结构方面采取措施，通常是采取排气后处理的方式来降低污染物的排放量，而尿素-SCR选择性催化还原法是最具现实意义的方法，它能把发动机尾气中的NOx减少50%以上。

由氨供应系统、氨气/空气喷射系统、催化反应系统以及控制系统等组成，为避免烟气再加热消耗能量，一般将SCR反应器置于省煤器后、空气预热器之前，即高尘段布置。氨气在空气预热器前的水平管道上加入，并与烟气混合。

尿素喷射控制单元（DCU）通过CAN总线从发动机ECU获取尿素喷射相关参数（转速、负荷、进气量、NOx原始浓度等），通过标定好的尿素喷射MAP确定尿素溶液喷射量，并控制尿素喷射装置将定量的尿素溶液以雾状形态喷入排气管中，尿素液滴在高温废气作用下发生热解反应，生成所需要的还原剂（NH₃），NH₃与高温废气混合后进入到SCR催化转化器，在催化剂的作用下NH₃将NOx有选择性地还原为无害的氮气。

影响SCR系统转化效率的因素主要包括：燃油品质、排气温度、排气流量和原始NOx浓度、催化剂性能、尿素溶液喷射控制策略、尿素溶液雾化质量、尿素液滴的分解和混合均匀性等。

①应用范围广，广泛适用于柴油乘用车、商用车及非道路工程机械。

②可有效地降低发动机的燃油消耗率，实现车辆节能的目的。

③具有良好的油品适应性（较好的抗硫性）。

④发动机结构相对简单（针对EGR发动机而言），便于维修。

⑤SCR系统实际应用中存在一定的缺陷，比如以下因素也影响了SCR的发展：

⑴控制排烟的温度。因为SCR的催化还原反应会受温度影响，当主机排烟温度比较高时，才能让SCR正常工作，即系统适合在船舶稳定、负荷较高的情况下工作。当开始机动航行并且负荷很低时，主机排烟温度过低，SCR系统无法正常工作。

⑵催化剂失去活性。是SCR系统运行中最常见的问题，当出现燃油中含硫成分超出正常水平、发动机工作状况不稳定、燃烧质量低（烟雾为黑色）、系统监控反馈单元和机械出现故障（由于船舶动力装置带来的震动使催化剂结构破坏）等情况时，都有可能让催化剂失去活性。

⑶定量喷射的尿素没有与废气均匀混合。尿素和废气混合一定要均匀，否则会使氮氧化物不能够被较好的还原，而且会有氨气从中逸出，给环境带来污染。

由于柴油机在实际的工作过程中往往处于不同工况的不断转换中，排放物和排气温度等指标均波动较大，如何制定合理的SCR控制策略，既能有效地将排放物中的NO_X去除，又能将NH₃的泄漏量降低到最低成为重中之重。

控制策略作为SCR技术的核心，主要有两种即开环和闭环。开环控制是指根据发动机工况利用查表的方法确定尿素喷射量，可以达到国Ⅳ排放法规。闭环控制则是指在催化器下游加装NO_X或NH₃传感器，通过所测量的NO_X或NH₃浓度来实现闭环反馈控制，可以达到国Ⅴ排放法规，若结合使用氧化催化器（Diesel Oxidant Catalyst; DOC）和DPF可以达到国Ⅵ或更高的排放法规。产品级的SCR系统大多都采用开环控制策略，正逐步向闭环控制模式发展。尿素喷射控制需要重点考虑催化器的储氨状态和老化等，其控制策略的发展经历了以下几个阶段。

第一阶段为开环控制算法，由NOx的参考值和理想氨氮比（Normalized Stoichiometric Ratio; NSR）MAP决定尿素的喷射量，即不需要在催化器下游加装NO_X或NH₃传感器，只利用标定好的MAP即可。产品级SCR控制策略以该算法为主，在稳态工况下可以取得较为理想的效果，但标定工作量大、开发周期长，尤其是面向国Ⅴ及更高排放法规时，修正脉谱的标定工作需要大量的试验，而且想获得理想的控制效果将变得较为困难，在瞬态工况下同时达到较高的N0_X转化效率和较低的氨泄漏已经变得较为困难。另一方面，为了满足排放法规的要求，必须测量尾气排放中的NO_X浓度，所以必须在催化器的后端安装NO_X传感器。

第二阶段为基于NO_X传感器的闭环控制算法，德国的大陆汽车电子公司、美国的Delphi等零部件厂商先后研发出了NO_X传感器，至此，基于NO_X传感器的闭环控制算法开始发展起来。基于NO_X传感器的控制策略包括前馈控制和利用NO_X传感器设计的闭环反馈控制两部分，其中自适应及交叉敏感性补偿输出的矫正因子用来对尿素喷射量进行修正。SCR闭环控制策略提高了尿素喷射量的控制精度，但由于缺少NO_X累积量或NH₃浓度的反馈信号，并且产品级的NO_X传感器容易把氨误认为是N0_X即氨交叉敏感性，当催化器下游发生氨泄漏时，NO_X传感器测量值会偏高，此时将会引起严重的尿素过喷，进而导致更加严重的氨泄漏造成空气的二次污染。因此，开发产品级的NO_X传感器已迫不及待。

针对以上问题，众多学者对NO_X传感器的氨交叉敏感问题进行研究，建立了氨交叉敏感因子模型，提出了“虚拟NO_X传感器”的方法如NO_X和氨浓度观测器以及卡尔曼滤波器等，以便在交叉敏感区域精确估计NO_X与NH₃的比例对NO_X传感器进行修正，并取得了很好的效果。随着技术的发展，基于NH₃传感器的闭环控制策略也得到一定的发展，其氨覆盖度控制可以在避免瞬态工况下氨泄漏的同时保持较高的NO_X还原效率，系统的抗干扰性和自适应性能也得到大幅提高。随着车载NO_X和NH₃传感器的发展，基于模型的在线故障诊断（On-Board Diagnostics; OBD）系统的故障诊断策略也得到了一定的发展。